Isopropanol (IPA) ist vielseitig einsetzbar, entfernt mühelos überschüssiges Kunstharz (Resin) und sorgt für einwandfreie Oberflächen, birgt jedoch auch ernsthafte Gefahren. Verschiedene handelsübliche Reinigungsmaschinen (Washer) verschärfen die Situation für Arbeitgeber und Anwender.
Bei den Druckverfahren Stereolithografie (SLA), maskierten Stereolithografie (MSLA) und Digital Light Processing (DLP) wird flüssiges Kunstharz polymerisiert. Im ersten Schritt der Nachbehandlung werden die gedruckten Werkstücke von nicht verfestigtem Resin gereinigt. Reinigung und Trocknung der 3D-Drucke sollen schnell erfolgen, was durch leicht flüchtige Lösemittel erreicht wird. Diese sind jedoch gesundheitsschädlich, belasten die Atemluft und bilden gegebenenfalls eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre. Für die unterschiedlichen angebotenen Resins ist IPA ein verträgliches Lösemittel. Hierfür wird häufig IPA mit einer Konzentration ≥ 91 Prozent vorgegeben. In der Praxis werden Washer zum Teil ohne erforderliche Schutzmaßnahmen betrieben.
Identifikation:
- Isopropanol (abgekürzt IPA), 2-Propanol, Propan-2-ol, Isopropylalkohol CAS-Nr.: 67-63-0
Eigenschaften:
- Flammpunkt 12 Grad Celsius
- Dampfdruck 42,6 Hektopascal bei 20 Grad Celsius; 77,7 Hektopascal bei 30 Grad Celsius
- Untere Explosionsgrenze: 2 Volumen-Prozent beziehungsweise 50 Gramm/Kubikmeter
EU-GHS-Einstufung und Kennzeichnung:
- Entzündbare Flüssigkeiten, Kategorie 2; H225 -> hohe Gefahr
- Augenreizung, Kategorie 2; H319 -> geringe Gefahr
- Spezifische Zielorgan-Toxizität (einmalige Exposition), Kategorie 3; H336 -> geringe Gefahr
Unsicheres Produktdesign
Stichprobenartige Untersuchungen zeigen, dass in der Praxis Washer von verschiedenen Herstellern betrieben werden, bei denen z. B. die Deckel zum Bestücken und Entnehmen nicht dicht schließen, sondern das IPA-Tauchbad nur abdecken. Undichte Reinigungsanlagen, die brennbare Flüssigkeiten verwenden und keine Absaugung haben entsprechen nicht den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Solche Washer lassen sich ohne betreiberseitige Schutzmaßnahmen zum Brand- und Explosionsschutz sowie Gesundheitsschutz nicht sicher betreiben. Eine mangelhafte Kommunikation von Restgefahren durch den Hersteller kann beim unbedachten Verwenden zu einer lokalen gefährlichen Aufkonzentrierung von IPA-Dämpfen in der Luft führen.
Gefährdungen durch IPA
Lösemitteldämpfe sind leicht wahrnehmbar. Die Existenz von IPA-Dämpfen in der Luft bedeutet nicht pauschal, dass der Arbeitsplatzgrenzwert überschritten ist, kann aber zu einer psychischen Belastung der Betroffenen führen. Darüber hinaus können in der gelebten Praxis im Betrieb lokale gefährliche Konzentrationen in der Luft entstehen, die eine hohe Brand- und Explosionsgefährdung sowie eine geringe toxische Gefährdung darstellen; daher gibt es für den Umgang mit Gefahrstoffen klare Vorgaben im staatlichen Regelwerk.
Grundpflichten: Gefährdungsbeurteilung und Substitutionsprüfung
Grundpflichten: Gefährdungsbeurteilung und Substitutionsprüfung
Bei den Arbeitsschritten: Befüllen und Entleeren sowie Betreiben eines Washers mit IPA sowie beim Transportieren, Lagern, Bereithalten vor Ort und Entsorgen von IPA liegen „keine geringen Gefährdungen“ nach TRGS 400 vor. Eine Gefährdungsbeurteilung durch den Arbeitgeber ist somit durch staatliches Recht ausdrücklich vorgeschrieben. Für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen wird zudem eine Fachkunde zur Durchführung der Gefährdungsbeurteilung verlangt.
Gefährdungsbeurteilung beginnt vor dem Kauf
Mit der Gefährdungsbeurteilung sollten Unternehmen vor dem Kauf einer Maschine beginnen, um teure nachträgliche Anpassungen zu vermeiden. Zusätzlich zur Bedienungsanleitung sollten sie ergänzende Informationen (zum Beispiel Sicherheitsleitfäden) des Herstellers zum sicheren Umgang mit Washern und den Arbeitsstoffen einholen und mögliche (Online-)Schulungsangebote der Washerhersteller nutzen. Im Rahmen des Beschaffungsprozesses wird empfohlen den Herstellersupport nach der Risikobeurteilung aus dem CE-Konformitätsbewertungsprozess zu fragen, um spezifische Gefährdungen zu ermitteln. Weitere Informationsquellen sind beispielsweise Sicherheitsdatenblätter von Lösemitteln und Kunstharzen, die technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) sowie Branchen- oder tätigkeitsspezifische Hilfestellungen der Unfallversicherungsträger.
Substitution vermeidet teure Schutzmaßnahmen
Ziel einer Substitution durch den Arbeitgeber ist, dass u. a. Stoffe oder Gemische (z. B. IPA mit Wasser) verwendet werden, die geringere Gefährdungen aufweisen. Geeignete Ersatzstoffe haben darüber hinaus einen höheren Flammpunkt (über 60 °C), niedrigen Dampfdruck und sind kompatibel mit den spezifischen im Betrieb verwendeten Kunstharzen. Ethanol (CAS-Nr.: 64 17 5) und 2-Butoxyethanol (CAS-Nr.: 111 76 2) sind aufgrund des Flammpunktes beziehungsweise der toxischen Gefährdung keine geeigneten Substitute. Die nachfolgende Tabelle zeigt aus der Sicht des Arbeitsschutzes mögliche Ersatzstoffe ohne Gefahrstoffkennzeichnung.
Mögliche Ersatzstoffe | CAS-Nr. |
TPM = Tripropyleneglycolmonomethylether | 25498-49-1 |
DPM = Dipropylenglykolmethylether | 34590-94-8 |
Bei Schwierigkeiten Einzelkomponenten eines Systems zu ersetzen wird empfohlen, Alternativen zum Druckverfahren, 3D-Drucksystem und Washer-Variante zu ermitteln. Zusätzlich sollten Unternehmen lösemittelfreie Reinigungsverfahren prüfen.
Maßnahmen zum Brand- und Explosionsschutz
Konzentrationsbegrenzung durch Luftaustausch
- Beachten Sie die vom Hersteller angegebene erforderliche Luftwechselrate. Beispielsweise ist eine natürliche Lüftung durch geöffnete Fenster keine sichere Arbeitsschutzmaßnahme, da die Luftwechselrate übers Jahr variiert.
- Um die Lösemitteldampfkonzentration dauerhaft unter 20 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) zu halten ist eine lokale Absaugung nahe der Emissionsquelle eine besonders geeignete Schutzmaßnahme, damit wird der erforderliche Volumenstrom und die Dimensionierung der Technischen Raumlüftung minimiert. Die Art der Erfassung ist entscheidend für den gesamten Wirkungsgrad der Absauganlage. Eine geschlossene Absaugung spart Betriebskosten gegenüber einer offenen Bauweise.
Zündquellenvermeidung
(nur wenn Konzentrationsbegrenzung durch Luftaustausch nicht wirkungsvoll)
Der Mindestabstand zu potenziellen Zündquellen, wie heißen Oberflächen, offenen Flammen, Ultraschall, Steckdosen und Lichtschaltern muss eingehalten werden. Die DGUV-Information 209-088 „Reinigen von Werkstücken mit Reinigungsflüssigkeiten“, Anhang 1 gibt Hilfestellung zur Bestimmung der Abstände (die sogenannte „Zoneneinteilung“), um Zündquellen ausschließen zu können:
- Im Inneren des Washers befindet sich eine „Zone 0“, während sich eine „Zone 2“ u. a. in einem horizontalen Radius von 2,5 m erstreckt.
- Beim Trocknungsvorgang der Werkstücke vergrößert sich die abtrocknende Oberfläche. Wenn gereinigte Werkstücke oberhalb des Bads abtropfen, stellen diese selbst eine Lösemittel-Emissionsquelle dar. Ohne Absaugung an der Emissionsquelle gilt:
„Zone 1“: u. a. mit Radius 2,5 Meter horizontal und „Zone 2“: u. a. weitere 2,0 m horizontal. - Bei Washern mit einer Flüssigkeitsoberfläche (z. B. im Tauchbad) größer als 0,25 m2 ist eine Objektabsaugung (nach TRGS 722 Abs. 4.6.4) erforderlich und es gilt:
„Zone 1“: u. a. mit Radius 2,5 m horizontal und „Zone 2“: u. a. weitere 2,5 m horizontal.
Sicheres Umfüllen von IPA
- Vor dem Befüllen und Entleeren sind die lokale Absaugung und ggfs. Raumlüftung einschalten.
- Das verdrängte Dampf-Luft-Gemisch wird während des gesamten Befüll- und Entleerungsvorgangs unmittelbar an der Einfüllöffnung abgesaugt.
- Flüssigkeitsmengen über 5 Liter sind nur mit dafür vorgesehenen Pumpen umzufüllen.
- Die Pumpe, zum Beispiel eine Siphonpumpe, taucht während des Befüllens in das Gebinde ein.
- Die Gebinde und die Pumpe sind während des Befüllens geerdet.
- Eine gefährliche elektrostatische Aufladung von Personen lässt sich nur vermeiden, wenn folgende Erdungskette gegeben ist: „Person, ableitfähiges Schuhwerk, ableitfähiger Fußboden“ (siehe TRGS 727).
Sicherer Umgang mit verschüttetem IPA bzw. Leckage
- Für den Notfall des Austritts muss ein Bindemittel bereitgestellt werden z. B. Tonerde oder Kieselgur. In diesem Fall sind wirksame Zündquellen zu vermeiden und gut zu lüften. Der Umgang mit benutztem Bindemittel erfolgt nach ähnlichen Vorgaben wie für gebrauchte Putztücher.
- Gebrauchte Putztücher dürfen nur in die dafür vorgesehenen dicht schließenden, nicht brennbaren Behälter gefüllt werden. Diese Behälter sind geschlossen zu halten und täglich in die Sammelbehälter an einem gut gelüfteten Ort außerhalb der Arbeitsbereiche zu entleeren..
Explosionsschutzdokument
Die Schutzmaßnahmen und deren Wirksamkeit sind im Explosionsschutzdokument zu dokumentieren. Arbeitgeber haben die Funktion und die Wirksamkeit der technischen Schutzmaßnahmen nach Betriebssicherheitsverordnung, Anhang 2, Abschnitt 3 vor Inbetriebnahme und wiederkehrend mindestens alle drei Jahre zu prüfen und das Ergebnis der Prüfung aufzuzeichnen.
Weitere Maßnahmen für den sicheren Umgang mit Gefahrstoffen
Schutz vor inhalativer Gefährdung
- Eine lokale Absaugung ist der natürlichen Lüftung vorzuziehen und wird dringend empfohlen.
- Nach Gebrauch müssen Lösemittelbehälter sofort wieder dicht verschlossen werden, da sonst ständig Lösemittel verdunstet. IPA darf nicht über Nacht oder über das Wochenende im undichten Washer verbleiben.
Schutz vor dermaler Gefährdung
- Kann ein Hautkontakt mit IPA nicht ausgeschlossen werden, müssen chemisch beständige Schutzhandschuhe aus Nitrilkautschuk oder Butylkautschuk und langärmlige Arbeitskleidung getragen werden.
- Falls die Gefahr besteht, dass Flüssigkeiten in die Augen spritzen können, muss eine Schutzbrille getragen werden und Augenduschen müssen verfügbar sein.
Sichere Lagerung von IPA
- Keine Aufbewahrung von leicht entzündbaren Lösemitteln über 20 kg in Arbeitsräumen.
- Für die Lagerung im Arbeitsraum bieten „Sicherheitsschränke“ eine gute Lösung. Diese können Mengen bis zu 200 kg aufnehmen und im Arbeitsraum selbst aufgestellt werden. Eine Erdung des Schrankes ist zu berücksichtigen.
- Verkehrswege (Treppenräume, Flucht- und Rettungswege, Durchgänge) oder Pausen-, Bereitschafts-, Sanitär- bzw. Sanitätsräumen sind keine zulässigen Lagerflächen.
- Leere Lösemittelkanister sind aus dem Arbeitsraum zu entfernen.
Sicherer Umgang mit verschüttetem IPA bzw. Leckage
- Für den Notfall des Austritts muss ein Bindemittel bereitgestellt werden zum Beispiel Tonerde oder Kieselgur. In diesem Fall sind wirksame Zündquellen zu vermeiden und gut zu lüften. Umgang mit benutztem Bindemittel wie mit gebrauchten Putztüchern.
Entsorgung
IPA, Reinigungsrückstände, Behältnisse sowie verbrauchtes Reinigungsmittel mit flüssigen Druckmaterialresten sind gemäß den gesetzlichen Vorgaben und in Absprache mit dem örtlichen Entsorgungsbetrieb zu entsorgen. Dabei sind Hinweise des Herstellers, die Gefahrstoffverordnung sowie das Kreislaufwirtschafts- und Abfallrecht in Deutschland zu berücksichtigen.
Ralf Stodden
→ info
- „Keine Chance für Funken – Umgang mit leicht entzündbaren Lösemitteln“: etem.bgetem.de, Webcode e24347827
- „Sicher gelagert – Gefahrstoffe am Arbeitsplatz“: etem.bgetem.de, Webcode e24244426
- „Schicht um Schicht – 3D-Druck“: etem.bgetem.de, Webcode e24320043
- „Sicheres Dentallabor – Das Kompendium für Sicherheit und Gesundheit im Dentallabor“: dentallabor.bgetem.de, Webcode 21370482
- Brancheninformation „Brand- und Explosionsgefahren durch Wasch- und Reinigungsmittel bzw. Isopropanol“: www.bgetem.de, Webcode 15885375
- Broschüre „Sicher arbeiten mit Gefahrstoffen“ (MB011): medien.bgetem.de, Webcode M18724371
- Broschüre „Prüfung und Dokumentation ortsfester Absauganlagen“ (S019): medien.bgetem.de, Webcode: M19453337
- Broschüre „Leitfaden zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes“ (S018): medien.bgetem.de, Webcode M19958044
- Checklisten zur Gefährdungsbeurteilung: „Brand- und Ex-Schutz, Explosionsschutz-Dokumente“ (SZ021): medien.bgetem.de, Webcode: M18876235
- Gefährdungsbeurteilung „Explosionsrisiken“ (S248) aus dem Paket „Checklisten zur Gefährdungsbeurteilung: Druck und Papierverarbeitung“: medien.bgetem.de, Webcode M18852803
- Gefährdungsbeurteilung „Stereolithographie / DLP“ (S283) aus dem Paket „Checklisten zur Gefährdungsbeurteilung: Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck)“: medien.bgetem.de, Webcode M20836418
- DGUV-Information 209-088 „Reinigen von Werkstücken mit Reinigungsflüssigkeiten“: www.dguv.de, Webcode: p209088
- DGUV-Regel 109-002 „Arbeitsplatzlüftung – Lufttechnische Maßnahmen“: www.dguv.de, Webcode: p109002
- BG RCI: Kurze Videos rund um das Thema Gefahrstoffe aus dem Fachwissen-Portal der BG RCI: bgrci.de, Seiten ID: #Y17U
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